Daugelyje pasaulio šalių vaizdo kameros jau seniai tapo įprastu dalyku. Žmonės vežasi juos į mokyklos spektaklius, sporto renginius, šeimos susitikimus ir net gimdymus. Turistų pamėgtoje vietoje jų galima pamatyti visur. Vaizdo kameros įsitvirtino JAV, Japonijoje ir daugelyje kitų šalių, nes jos yra labai paklausios technologijos.
Bet kaip toks mažas įrenginys gali tiek daug? Tie, kurie gimė iki devintojo dešimtmečio, stebisi, kad kokybiški modeliai dabar yra lengvai prieinami ir kad jais taip paprasta naudotis. Šiame straipsnyje aprašomas vaizdo kameros veikimo principas ir įrenginys.
Pagrindinė konstrukcija
Įprasta analoginė vaizdo kamera susideda iš dviejų pagrindinių dalių:
- Sekcija, apimanti CCD, objektyvą ir priartinimą, fokusavimo ir rainelės valdymo variklius;
- sumažintas vaizdo grotuvas.
Kaip veikia vaizdo kamerayra tai, kad ji gauna vaizdinę informaciją ir paverčia ją elektroniniu signalu. Vaizdo grotuvas yra panašus į įprastą prie televizoriaus prijungtą įrašymo įrenginį: jis priima signalą ir įrašo jį į kasetę.
Trečiasis komponentas, vaizdo ieškiklis, taip pat gauna vaizdo vaizdą, todėl vartotojas gali matyti, kas yra filmuojama. Tai mažas juodai b altas arba spalvotas ekranas, tačiau daugelyje šiuolaikinių modelių yra dideli spalvoti LCD ekranai. Yra daugybė analoginių vaizdo kamerų formatų su daugybe papildomų funkcijų, tačiau aprašytas dizainas yra pagrindinis. Jie skiriasi tuo, kokias kasetes naudoja.
Skaitmeninių vaizdo kamerų įrenginys ir veikimo principas yra panašūs į analoginių, tačiau turi papildomą elementą, kuris informaciją paverčia duomenų baitais. Užuot įrašęs vaizdo signalą kaip nuolatinę magnetinių impulsų seką, jis išsaugomas kaip nuliai ir vienetai. Skaitmeninės vaizdo kameros yra populiarios, nes jos leidžia lengvai kopijuoti vaizdo įrašus neprarandant jokios informacijos. Analoginis įrašas „dingsta“su kiekviena kopija – originalus signalas nėra atkuriamas tiksliai. Vaizdo įrašo informaciją skaitmenine forma galima atsisiųsti į kompiuterį, kur ją galima redaguoti, kopijuoti, siųsti el. paštu ir pan.
Vaizdo jutiklis
Kaip fotoaparatas, vaizdo kamera „mato“pasaulį per objektyvą. Optika reikalinga šviesai iš scenos fokusuoti į šviesai jautriomis cheminėmis medžiagomis apdorotą plėvelę. Taigi fotoaparatas užfiksuoja tai, kas yraprieš jį. Jis surenka daugiau šviesos iš šviesių scenos vietų ir mažiau iš tamsių. Vaizdo kameros objektyvas taip pat skirtas fokusuoti, tačiau vietoj juostos naudojamas mažas puslaidininkinis vaizdo jutiklis. Šis jutiklis aptinka šviesą naudodamas milijonus mažyčių fotodiodų. Kiekvienas iš jų matuoja į tam tikrą tašką patekusių fotonų skaičių ir šią informaciją paverčia elektronais (elektros krūviais): ryškesnį vaizdą vaizduoja didesnis krūvis, o tamsesnį – žemesnį. Kaip menininkas piešia sceną paryškindamas tamsias sritis šviesiomis sritimis, jutiklis sukuria vaizdo įrašą aptikdamas šviesos intensyvumą. Atkūrimo metu ši informacija valdo ekrano pikselių ryškumą.
Žinoma, matuojant šviesos srautą gaunamas tik nespalvotas vaizdas. Norėdami gauti spalvą, turite nustatyti ne tik bendrą apšvietimo lygį, bet ir kiekvienos spalvos lygius. Visą spektrą galima atkurti sujungus vos 3 iš jų – raudoną, žalią ir mėlyną. Todėl vaizdo kamerų veikimo principas pagrįstas tik šių spalvų naudojimu.
Kai kurie modeliai padalija signalą į 3 to paties vaizdo versijas raudonos, žalios ir mėlynos šviesos lygiams. Kiekvienas iš jų yra užfiksuotas savo lustu. Tada jie sujungiami ir pagrindinės spalvos sumaišomos, kad būtų sukurtas spalvotas vaizdas.
Šis paprastas metodas sukuria turtingą, didelės raiškos vaizdo įrašą.
Fotodiodiniai CCD yra brangūs, sunaudoja daug energijos ir naudojasi3 jutikliai labai padidina gamybos sąnaudas. Daugumoje vaizdo kamerų yra tik vienas jutiklis su nuolatiniais spalvų filtrais atskiriems fotodiodams. Kai kurie iš jų matuoja tik raudoną lygį, kai kurie tik žalią lygį, o kiti matuoja mėlyną lygį. Spalvos paskirstomos tinkleliu (pvz., „Bayer“filtras), kad vaizdo kameros procesorius galėtų suprasti spalvų lygius visose ekrano dalyse. Šis metodas reikalauja kiekvieno fotodiodo gaunamų duomenų interpoliacijos, analizuojant informaciją, kurią gauna jo kaimynai.
Signalo formavimas
Kadangi vaizdo kameros fiksuoja judančius vaizdus, jų jutikliuose yra papildomų dalių, kurių nėra skaitmeninių fotoaparatų jutikliuose. Kad sukurtų vaizdo signalą, jie kas sekundę turi padaryti daug kadrų, kurie vėliau sujungiami, sukuriant judėjimo įspūdį.
Norėdami tai padaryti, vaizdo kamera užfiksuoja kadrą ir įrašo jį susipynusiu būdu. Už vaizdo jutiklio yra kitas jutiklio sluoksnis. Kiekviename lauke vaizdo mokesčiai perkeliami į jį ir tada nuosekliai perduodami. Analoginėje vaizdo kameroje šis signalas siunčiamas į VCR, kuris jį (kartu su spalvų informacija) įrašo į vaizdo juostą magnetinių impulsų pavidalu. Kol antrasis sluoksnis perduoda duomenis, pirmasis fiksuoja kitą vaizdą.
Skaitmeninio tipo vaizdo kameros veikimo principas iš esmės yra tas pats, išskyrus tai, kad paskutiniame žingsnyje analoginis-skaitmeninis keitiklis konvertuoja signalą į duomenų baitus. Kamera juos įrašo į laikmeną, kuri gali būti magnetinė juosta, kietadiską, DVD ar „flash“atmintį. Supainioti skaitmeniniai modeliai saugo kiekvieną kadrą kaip du laukus taip pat, kaip ir analoginiai modeliai. Progresyvaus nuskaitymo kameros įrašo vaizdo įrašą po kadro.
Objektyvas
Kaip minėta anksčiau, pirmas žingsnis įrašant vaizdo vaizdą yra sufokusuoti šviesą į jutiklį. Kameros objektyvo veikimo principas yra toks. Kad kamera užfiksuotų aiškų priešais esančio objekto vaizdą, reikia sufokusuoti optiką, tai yra pajudinti taip, kad iš objekto sklindantys spinduliai kristų tiksliai ant jutiklio. Kaip ir fotoaparatai, vaizdo kameros leidžia judinti objektyvą, kad sufokusuotų šviesą.
Automatinis fokusavimas
Daugumai žmonių reikia judėti ir fotografuoti skirtingus objektus skirtingais atstumais, o nuolat perfokusuoti yra labai sunku. Štai kodėl visos vaizdo kameros turi automatinio fokusavimo įrenginį. Paprastai tai yra infraraudonųjų spindulių spindulys, kuris atsimuša į kadro centre esančius objektus ir grįžta į fotoaparato jutiklį.
Norėdamas nustatyti atstumą iki objekto, procesorius apskaičiuoja, kiek laiko užtrunka, kol spindulys atsispindi ir grįžta, padaugina šią reikšmę iš šviesos greičio ir padalija gaminį iš dviejų (nes atstumą jis nukeliavo du kartus - iki objekto ir atgal). Vaizdo kamera turi nedidelį variklį, kuris judina optiką, kad sufokusuotų ją į apskaičiuotą atstumą. Paprastai tai veikia gana gerai, tačiau kartais tenka iš naujo apibrėžti atstumą – pavyzdžiui, kai norite sufokusuoti ką nors, kas nėra kadro centre,nes automatinis fokusavimas reaguoja į tai, kas yra tiesiai prieš objektyvą.
Optinis ir skaitmeninis priartinimas
Kamerose taip pat yra priartinimo objektyvas. Tai leidžia priartinti sceną didinant židinio nuotolį (tarp optikos ir juostos ar jutiklio). Optinio priartinimo objektyvas yra vienas įrenginys, leidžiantis pereiti nuo vieno didinimo prie kito. Priartinimo diapazonas rodo didžiausią ir mažiausią padidinimą. Kad būtų lengviau naudoti priartinimą, daugumoje vaizdo kamerų yra variklis, kuris judina optiką reaguodamas į rankenos mygtuko paspaudimą. Vienas iš šio privalumų yra tai, kad galite lengvai valdyti padidinimą nenaudodami antros rodyklės. Be to, variklis judina objektyvą pastoviu greičiu, o priartinimas vyksta sklandžiau. Tačiau variklis išeikvoja akumuliatorių.
Kai kurios vaizdo kameros turi vadinamąjį. skaitmeninis priartinimas. Vartotojai nerekomenduoja jo naudoti, nes jis visiškai nesusijęs su objektyvu, o tiesiog padidina jutiklio užfiksuotą vaizdo dalį. Dėl to paaukojama skiriamoji geba, nes naudojama tik dalis jutiklio srities. Dėl to vaizdo įrašas ne toks aiškus.
Ekspozicija
Viena iš puikių fotoaparato savybių yra automatinis skirtingų apšvietimo lygių reguliavimas. Jutiklis yra labai jautrus per didelės arba per mažos ekspozicijos poveikiui, nes kiekvieno fotodiodo signalų diapazonas yra ribotas. Vaizdo kamera stebi jų lygį ir reguliuoja diafragmą, kad sumažintų arbadidinant šviesos srautą per lęšius. Procesorius visą laiką palaiko gerą kontrastą, kad vaizdai neatrodytų per tamsūs ar išplauti.
Stebėjimo kamerų veikimo principas
Tokios kameros pravers tiems, kurie nori žinoti, kas vyksta jų nesant. Jų poreikis gali atsirasti dėl įvairių priežasčių. Pavyzdžiui, tėvai gali norėti stebėti miegantį kūdikį ir sumažinti pavojų pavojingai iškristi iš lovelės. O kameros aplink namą leis matyti žmones, ateinančius prie lauko durų, ir galbūt net padės rasti įsilaužėlį.
Kameros išvestis perduodama, apdorojama, konvertuojama atgal į vaizdą ir, jei reikia, įrašoma. Vaizdo įrašą galima perduoti bendraašiu kabeliu arba vytos poros, taip pat belaidžiu tinklu. Signalo apdorojimas atliekamas vaizdo registratoriuje, serveryje arba asmeniniame kompiuteryje su vaizdo fiksavimo kortele. Vaizdas rodomas monitoriuje.
Lauko stebėjimo kamerų veikimo principas – jos įrengiamos ant vartų, pastatų ir kitų konstrukcijų, kad būtų galima stebėti, kas vyksta realiu laiku. Paprastai tai yra dideli, į akis krentantys prietaisai, kuriuos jau pamačius pašaliniams tampa aišku, kad jie yra stebimi.
Belaidžių vaizdo kamerų veikimo principas pagrįstas vaizdų transliavimu belaidžiu tinklu. Tačiau kiti įrenginiai, pvz., „Wi-Fi“maršrutizatoriai ir mobilieji telefonai, gali nutraukti savo signalą. Be to, bevielis perdavimas gali būti perimtas, o taiprieštaraujantys saugumo tikslams. Todėl naudotojams patariama įsitikinti, kad signalas yra saugiai užšifruotas.
Paslėptų kamerų veikimo principas pagrįstas taškinio tipo objektyvų su kelių milimetrų išėjimo anga ir plačiu žiūrėjimo kampu naudojimu. Tai leidžia juos montuoti į buitinius prietaisus ir interjero daiktus.
Patarimai, kaip pasirinkti analoginius formatus
Analoginės kameros įrašo vaizdą ir garsą kaip analoginį juostos takelį. Specialistai nerekomenduoja jų naudoti, nes kopijuojant neišvengiamai prastėja vaizdo ir garso kokybė. Be to, analoginiams formatams trūksta daugybės skaitmeninių vaizdo kamerų funkcijų. Pagrindinis skirtumas tarp šių dviejų yra kasetės tipas ir skiriamoji geba. Pagrindiniai analoginių vaizdo kamerų formatai yra:
- VHS standartas. Šio tipo fotoaparatai naudoja tą pačią magnetinę juostą kaip ir įprasti vaizdo grotuvai. Taip lengviau peržiūrėti filmuotą medžiagą. Šios kasetės yra nebrangios ir užtikrina ilgą įrašymo laiką. Pagrindinis VHS formato trūkumas yra didelių gabaritų vaizdo kameros dizaino poreikis. Skiriamoji geba yra 230–250 horizontalių eilučių, o tai yra apatinė šio tipo įrenginio riba.
- VHS-C fotoaparatuose naudojama standartinė VHS juosta, bet kompaktiškesnė kasetė. Įrašą galima atkurti įprastu vaizdo grotuvu, tačiau reikalingas viso dydžio adapteris. Iš esmės VHS-C vaizdo kameros veikimas yra panašus į VHS. Mažesnis kasetės dydis leidžiasukurti kompaktiškesnes struktūras, tačiau įrašymo laikas sutrumpėja iki 30–45 minučių.
- Super VHS kameros yra maždaug tokio pat dydžio kaip VHS, nes jose naudojamos to paties formato kasetės. Skirtumas tas, kad rašymo skiriamoji geba yra 380-400 eilučių. Šių juostų negalima leisti vaizdo grotuvu, tačiau pačią kamerą galima tiesiogiai prijungti prie televizoriaus.
- Super VHS-C atitinka VHS standartą, bet yra kompaktiškesnė versija, naudojant mažesnę kasetę.
- 8 mm vaizdo kameros taip pat turi mažas kasetes. Tai leidžia gaminti mažesnius modelius, kurių skiriamoji geba atitinka VHS standartą ir šiek tiek geresnę garso kokybę. Įrašymo trukmė – apie 2 val.
- Hi-8 standartas panašus į 8 mm, bet suteikia daug didesnę skiriamąją gebą, apie 400 eilučių.
Patarimai, kaip pasirinkti skaitmeninius formatus
Skaitmeninių vaizdo kamerų veikimo principas skiriasi nuo analoginių tuo, kad informacija jose įrašoma skaitmenine forma, todėl vaizdas atkuriamas neprarandant kokybės. Tokį vaizdo įrašą galima parsisiųsti į kompiuterį, kur jį redaguoti arba publikuoti internete. Jis turi daug geresnę skiriamąją gebą. Plačiai naudojami šie formatai:
- MiniDV turi kompaktiškas kasetes, kuriose telpa 60–90 minučių filmuotos medžiagos 500 eilučių. Šio tipo fotoaparatai yra itin lengvi ir kompaktiški. Galima užfiksuoti nejudančius vaizdus.
- Sony MicroMV formatasveikia taip pat, bet naudoja mažesnes kasetes.
- Digital8 naudoja standartinę Hi-8mm juostą 60 minučių įrašymui. Šio tipo modeliai paprastai yra šiek tiek didesni nei DV.
- DVD kameros vaizdo įrašą įrašo tiesiai į mažus optinius diskus. Pagrindinis šio formato privalumas yra tas, kad kiekviena sesija įrašoma kaip atskiras takelis. Užuot atsukę atgal ir pirmyn, galite pereiti tiesiai į norimą vaizdo įrašo dalį. Išskyrus tai, DVD vaizdo kameros yra gana artimos MiniDV modeliams, tačiau gali saugoti daugiau vaizdo įrašų nuo 30 minučių iki 2 valandų.
- DVD-R ir DVD-RAM yra 3/4 DVD diskų dydžio. Neigiama yra tai, kad galite jiems parašyti tik vieną kartą. Jų negalima leisti įprastais DVD grotuvais. Kaip ir naudojant MiniDV kasetes, fotoaparatą reikia naudoti kaip grotuvą arba nukopijuoti filmą į kitą formatą.
- Atminties kortelė yra populiariausias vaizdo įrašymo būdas. Klipai išsaugomi tiesiogiai kietojo kūno kortelėse, pvz., „Flash“atmintyje, „Memory Stick“arba SD.
Pabaigoje
Šiandien kiekvienas gali nusipirkti nebrangų fotoaparatą, o redagavimo programos taip supaprastina redagavimo procesą, kad kiekvienas gali greitai jį įvaldyti.
Net žemos kokybės analoginiai modeliai turi daug naudingų funkcijų, kurias lengva išmokti ir kuriant kokybiškus filmus. Technologijos, kurios kažkada buvo išskirtinė profesionalios televizijos sritis, dabar prieinama mėgėjams. Naujausios vaizdo kameros tikrai turi ką pasiūlyti ir tiems, kurie nori įamžinti gimtadienį arkoncertas ir ambicingų vaizdo projektų startuoliai.
